市場應用背景

異形插件機主要應用于電子制造業(yè)中，專門用于自動化電子裝配過程。它能夠按照預設(shè)程序?qū)⒕帋Щ蛘吖┝掀鞯碾娮釉ㄟ^多工位多頭夾取，將電阻、電容、晶體管、連接器和按鍵等異形元件自動插裝到PCB板的指定通孔上，極大地提高生產(chǎn)效率并降低成本。

廣泛應用于3C消費電子、汽車電子、醫(yī)療器械、工業(yè)控制、航空航天等多個領(lǐng)域。

隨著電子產(chǎn)品的日益普及和快速更新?lián)Q代，對更小、更復雜的電子元件的需求持續(xù)增長。這導致對高速高精度的異形插件機的需求也在增加，為了改善現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝流程，并消除生產(chǎn)中的不穩(wěn)定因素，自動異形插件機行業(yè)面臨巨大的市場需求。

傳統(tǒng)PCB板電子元件插件方案局限性:

傳統(tǒng)的插件方案主要依賴人工操作或針對單一類型電子元件的自動插件機等。

人工插件效率低，常出現(xiàn)錯插、漏插的問題，導致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

專用的自動插件機缺乏靈活性，難以快速適應新型電子元件的生產(chǎn)需求。技術(shù)升級需要更換設(shè)備或進行生產(chǎn)線改造，成本高昂且耗時長，給生產(chǎn)廠家?guī)沓杀究刂坪蛽Q料操作的困擾。

傳統(tǒng)的異性插件機的設(shè)備控制主要由視覺系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)和人機交互三大部分組成。它的控制系統(tǒng)方案配置是PC+機器視覺+PLC，PLC的網(wǎng)口交互效率并不高，導致產(chǎn)能不夠。

正運動技術(shù)解決方案:

正運動針對市場需求，特此開發(fā)了基于超高速PCIe EtherCAT運動控制卡PCIE464在高速異形插件機上的應用解決方案。

方案采用PCIE464具有以下特點：

利用PC Windows的特性，可以簡單快速對接到MES等數(shù)據(jù)中心。

提供更安全的程序機制，防止控制系統(tǒng)宕機。

高實時性、低延遲、易擴展性、多軸同步控制、兼容性強、高速IO控制等優(yōu)勢，確保插件工藝中的路徑規(guī)劃、數(shù)據(jù)交互、電子元件插裝、夾持控制等關(guān)鍵步驟能夠高速高精度地完成。

配合第三方高精度視覺系統(tǒng)，能夠快速調(diào)整設(shè)備參數(shù)換料生產(chǎn)，靈活兼容各種新型元件，提高了設(shè)備的靈活性，滿足大、小批量生產(chǎn)的需求。

通過正運動提供的方案，自動異形插件機能有效消除數(shù)據(jù)交互不及時的問題，顯著提高數(shù)據(jù)處理速度，簡化生產(chǎn)流程，實現(xiàn)了從異形插件機到高速異形插件機的跨越。助力客戶實現(xiàn)規(guī)?；?、效益化、智能化生產(chǎn)，進而實現(xiàn)高速高精度的生產(chǎn)目標。

01 超高速PCIe EtherCAT運動控制卡在高速異形插件機上的應用

正運動高速異形插件機解決方案設(shè)計

正運動技術(shù)的PCIE464運動控制卡，EtherCAT周期控制最快125μs，高速的PCIe接口，視覺飛拍，SS曲線加加速度平滑等功能，特別適用于高速高柔的運動控制，應用在高速異性插件機上，插件頭拾取元件后，XY直線運動平臺移動到檢測相機上方進行飛拍，對元件引腳進行檢測和定位，從而保證插件更加精準，優(yōu)化路徑、保證XY平臺運行路徑最短，可實現(xiàn)0.6s/pcs的節(jié)拍，重復定位精度可達±0.01mm，滿足高速高精的市場需求。

1、運動控制與機器視覺實現(xiàn)過程

（1）機器視覺

機器視覺主要用于檢測、定位和糾偏。首先，對電子元件的外輪廓和針腳進行識別定位，以及檢測引腳有無缺失、變形等。最后，對PCB板上的圓孔、方孔和不規(guī)則點等進行MARK定位，確保電子元件能準確插裝到PCB板指定通孔上。

（2）運動控制

工業(yè)電腦PC與PCIE464運動控制卡通過EtherCAT高效協(xié)同控制18個總線驅(qū)動器，包括直線和旋轉(zhuǎn)電機及遠程IO等。可實時切換驅(qū)動器的位置、速度和力矩模式，同時配合視覺飛拍功能，快速觸發(fā)相機進行拍攝，確保異形插件機實現(xiàn)高速高精的運動控制。

2、高速異形插件機配置流程

3、方案核心技術(shù)優(yōu)勢

• 適用于支持WindowsXP/7/10/11、Linux等操作系統(tǒng)，適用性更廣
• 統(tǒng)一開放的API函數(shù)接口，讓用戶開發(fā)更靈活更高效
• PCIe接口相較于PCI接口，傳輸效率更快，更適用于高速高精的應用場景
• 支持上位機+RTBasic腳本語言混合開發(fā)，極大提高指令的實時執(zhí)行效率
• 支持C語言編譯，程序執(zhí)行效率更快，提升設(shè)備運行效率
• EtherCAT同步周期可快至125μs，提升設(shè)備產(chǎn)能
• 一維/二維/三維硬件位置比較輸出，可視覺飛拍，實現(xiàn)無停頓生產(chǎn)，縮短設(shè)備整體CT
• 更安全機制，內(nèi)置RTBasic程序執(zhí)行，確保Windows系統(tǒng)在藍屏的情況下程序不宕機

4、解決方案硬件配置

02 超高速PCIe EtherCAT運動控制卡 — PCIE464

正運動技術(shù)PCIE464運動控制卡，提供高效的工業(yè)運動控制解決方案，用戶可將PCIE464嵌入標準PC機快速實現(xiàn)高性能的EtherCAT運動控制功能。

在“PC+運動控制卡”的模式下，可充分利用PC的高效數(shù)據(jù)處理和開放性特性，以及控制卡高速PWM、多維位置比較輸出PSO等功能，實現(xiàn)出色的多軸同步控制和高速點位以及復雜的軌跡運動控制等功能，確保了控制卡與上位機的無縫實時數(shù)據(jù)交互，極大提升運動控制的效率和精度，同時利用PC Windows的特性，可簡單快速對接到MES等數(shù)據(jù)中心，廣泛應用于3C電子制造、半導體、裝配、精密加工、鋰電和光伏、機器人等領(lǐng)域。

▌PCIE464運動控制卡硬件特性

• 可選6-64軸運動控制，支持EtherCAT總線/脈沖/步進伺服驅(qū)動器
• 聯(lián)動軸數(shù)最高可達16軸，EtherCAT周期最快125μs
• 標配8進8出，其中4路高速鎖存輸入和8路高速PWM、PSO輸出，更多IO請選配ACC37接線板擴展板
• 支持PWM輸出、精準輸出、PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍等
• 支持30+機械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...
• 支持掉電存儲和掉電中斷，提供程序更安全機制
• 具有螺距補償控制，在單軸/多軸上通過多個補償點進行精確調(diào)整，從而實現(xiàn)更高的加工精度